Разработка технологического обеспечения бурения горизонтальных скважин со сверхдальними отходами

Валитов, Рамиль Амирханович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка технологического обеспечения бурения горизонтальных скважин со сверхдальними отходами
ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологического обеспечения бурения горизонтальных скважин со сверхдальними отходами"

На правах рукописи

ВАЛИТОВ РАМИЛЬ АМИРХАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН СО СВЕРХДАЛЬНИМИ ОТХОДАМИ

Специальность 25.00.15 - "Технология бурения и освоения скважин"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа -2004

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Уфимский государственный нефтяной технический университет и ОАО "НК "Роснефть"-Сахалинморнефтегаз".

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Исмаков Рустэм Адипович. Официальные оппоненты: доктор технических наук, старший

научный сотрудник Крысин Николай Иванович; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Самигуллин Валерий Хакимович. Ведущая организация НПО "Роснефть-Термнефть"

Защита состоится "10 " декабря 2004 года в на заседании диссерта-

ционного совета Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан " ноября 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Матвеев Ю.Г.

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшей задачей нефтегазодобывающей промышленности страны на современном этапе является увеличение разведанных запасов углеводородов и ускорение разработки открытых месторождений. При этом все большее значение приобретают разведка и освоение месторождений нефти и газа на морских и океанских шельфах.

Эффективное решение этих важнейших для народного хозяйства России проблем определяется, прежде всего, качественными и экономическими показателями строительства нефтяных и газовых скважин в различных геологических, климатических и термодинамических условиях разведки и разработки месторождений. Успешность строительства скважин при этом обеспечивается высокими скоростями бурения, разработкой и реализацией мероприятий по прогнозированию и предупреждению осложнений.

Несмотря на общность основных проблем бурения на шельфе и акваториях в каждом регионе встречаются и специфические особенности. При освоении месторождений шельфа острова Сахалин применен оригинальный метод разработки пробуренными с суши наклонными скважинами с горизонтальным окончанием, что обеспечивает высокую продуктивность скважин и существенно упрощает и удешевляет их последующую эксплуатацию. Скважины отличаются сверхдальними отходами (более 4500 м) забоев от вертикали и большими зенитными углами, что обусловливает сложную конструкцию скважин, низкую механическую скорость бурения, трудность обеспечения устойчивости ствола скважины и очистки ее от шлама. Поэтому первоочередными актуальными задачами исследований являются уточнение прочностных расчетов стенок скважины на стадии проектирования, совершенствование шарошечных долот с учетом работы с компоновкой инструмента, в состав которой постоянно включен забойный отклонитель, и рецептуры бурового раствора с оптимальными реологическими и триботехническими характеристиками, обеспечивающими мини-

>'ОС. НАЦИОНАЛЬНА

ЬИВЛИОТЕК* |

мальное изменение прочностных свойств горных пород, слагающих стенки скважины.

Цель работы. Улучшение технико-экономических показателей бурения скважин со сверхдальним отклонением забоев путем совершенствования шарошечных долот и рецептур буровых растворов на базе изучения условий работы инструментов, очистки скважин от шлама, прочностных свойств горных пород и их напряженного состояния.

Основные задачи исследований:

1) изучение прочностных свойств и естественного напряженного состояния горных пород разреза месторождения с учетом изменения плотности и пористости с глубиной;

2) оценка влияния степени кольматации стенок скважины на напряженное состояние слагающих их проницаемых пород, обоснование обобщенной характеристики напряженного состояния породы в стенке наклонной скважины и прочностной расчет стенок с учетом длительной прочности породы;

3) обоснование технического решения по совершенствованию вооружения шарошечных долот применительно к особенностям бурения наклонных и горизонтальных скважин;

4) обоснование состава и свойств инвертно-эмульсионного бурового раствора для бурения наклонного и горизонтального участков ствола скважины.

Методы решения поставленных задач:

При проведении исследований были использованы аналитический метод, постановка, проработка технических решений с применением математического моделирования и теоретической механики, современные методы планирования и выполнения экспериментов с оценкой ошибки измерений и достоверности конечных результатов, промысловые испытания новых технических и технологических решений и их анализ.

Научная новизна

1. Обоснована и предложена уточненная методика расчета предельных давлений в наклонной скважине: уточнен расчет геостатического давления;

введены и апробированы по экспериментальным данным обобщенные показатели напряженного состояния горной породы, представляющие собой отношение действующих максимальных касательных напряжений к предельным.

2. Установлено, что горные породы нижненутовского подгоризонта, слагающие стенки наклонного и горизонтального участков ствола скважины, находятся в напряженном состоянии, близком или превышающем предел текучести пород.

3. Обоснована и разработана новая схема размещения вооружения в венцах шарошек с попарным размещением зубков в рядах периферийных двухрядных венцов и согласованным с ними размещением подрезных зубков калибрующего ряда.

4. Обоснован и реализован метод целенаправленного изменения свойств инвертной эмульсии при переходе из объемного состояния в фильтрационную корку на основе процесса гидролитической поликонденсации алкоксипроиз-водных глицерина, инициируемого температурой и концентрацией дисперсной фазы эмульсии, который обеспечивает повышенную агрегативную устойчивость корки, снижает ее сопротивление сдвигу и химически связывает воду.

Защищаемые положения

1. Результаты определения естественных напряжений в горных породах с учетом изменения их плотности и пористости с глубиной и прочностных характеристик пород с учетом масштабного эффекта.

2. Усовершенствованная методика расчета напряженного состояния горной породы в характерных точках стенки наклонной скважины и оценки диапазона предельных давлений бурового раствора.

3. Техническое решение по размещению элементов вооружения в венцах шарошек, обеспечивающее как предупреждение рейкообразование на забое, так и улучшение калибрующей способности долота.

4. Составы инвертно-эмульсионных растворов (ИЭР), включающие разработанный реагент эмульгатор-стабилизатор (РЭС-Т), для бурения скважин с большими зенитными углами.

Практическая ценность работы

1. Разработан и утвержден "Стандарт предприятия по методике расчета диапазона давлений бурового раствора в скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии", который введен в действие и используется с 01.06.2004 г. в ОАО "НК "Роснефть"-Сахалинморнефтегаз".

2. Реагент РЭС-Т в составе разработанного на его основе инвертно-эмульсионнго раствора используется при бурении скважин с большими зенитными углами в ОАО "НК "Роснефть"-Сахалинморнефтегаз". Экономический эффект по семи скважинам составил более 222 млн рублей.

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции "Геология и проблемы разработки месторождений углеводородов" (Уфа, 2001); на Всероссийской научно-практической конференции "Техносферная безопасность" (Ростов-на-Дону, 2002); на международном семинаре "Новые технологии в переработке и утилизации отработанных масел и смазочных материалов" (Москва, 2003); на научно-практической конференции "Нефтепереработка и нефтехимия" (Уфа, 2003); на 7-th Annual Event "Sakhalin Oil and Gas" (London, 2003).

Публикации по теме диссертации. Основные вопросы, рассмотренные в работе, изложены в 10 печатных работах, в том числе в двух патентах РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка и приложения.

Работа изложена на 152 страницах машинописного текста и включает 32 рис., 29 табл., библиографический список из 115 наименований, приложения на 18 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи, научная новизна, основные защищаемые положения и практическая ценность.

В первом разделе рассмотрено современное состояние расчетов естественных напряжений и давлений в горных породах, прочностных расчетов стенок скважин из условий предупреждения осложнений, особенности технологии бурения наклонных и горизонтальных участков ствола скважины и поставлены задачи исследований.

Исследованиям вопросов профилактики и борьбы с осложнениями при проходке ствола скважины и спуске обсадных колонн посвящены работы М.Т. Алимжанова, Б.В. Байдюка, В.Ф. Буслаева, B.C. Войтенко, А.Г. Калинина, Г.В. Конесева, В.И. Крылова, Н.И. Крысина, Л.М. Левинсона, Е.Г. Леонова, P.P. Лукманова, А.В. Мнацаканова, Л.К. Мухина, В.Н. Полякова, А.Н. Попова, В.Х. Самигуллина, М.К. Сеид-Рза, А.П. Сельващука, ГА Семенычева, Л.Е. Симонянца, А.И. Спивака, Н.С. Тимофеева, Т.Г. Фараджева, М.Д. Фата-лиева, З.М. Шахмаева, Л.А. Шрейнера, И.Г. Юсупова, Р.С. Яремийчука и многих других.

В выполненных исследованиях и разработанных методиках расчета не уделено достаточного внимания точности расчетов естественного напряженного состояния горных пород и в стенках наклонных скважин, согласованию выбора методов предупреждения осложнений с уровнем напряженного состояния и литологией разреза в условиях больших углов искривления и сверхдальних отходов. Особенности обеспечения эффективного разрушения забоя вооружением долот, их работы с постоянно включенным в состав компоновки инструмента отклоняющим устройством и очистки скважины от шлама также требуют дополнительного изучения.

Второйраздел диссертации содержит результаты изучения напряженного состояния и прочностных свойств горных пород в условиях залегания. Геологический разрез месторождения Одопту-море представлен песчано-

глинистыми горными породами верхненутовского и нижненутовского

(N11111) подгоризонтов, характеристика которых представлена в табл. 1.

Таблица 1

.Цитологическая характеристика месторождения Одопту-море

Стратиграфическое подразделение Интервал, м Горная порода

по вертикали по стволу название % в интервале литологическое описание

141059 142230 пески 60 средне- и крупнозернистые, кварцевые, рыхлые, с редкими прослоями глин

песчаники 20 средне- и мелкозернистые, слабо уплотненные

глины 20 серые, песчанистные

N11111 10591577 22305300 песчаники 50 средне- и мелкозернистые, хорошо отсортированные, алевритовые, глинистые

алевролиты 30 серые, разнозернистые, плотные

глины 20 слабо песчанистые, внизу плотные, аргиллитоподобные

Относительное пластовое давление в песках и песчаниках равно 1,01 и 1,03 в верхненутовском и нижненутовском подгоризонтах соответственно и не оказывает влияния на выбор конструкции скважины. Здесь и ниже все плотности и давления даются в относительных величинах по отношению к воде с плотностью 1000 кг/м3.

Конструкция скважин, применяемая на Северном куполе месторождения, включает пять колонн: направление; кондуктор для перекрытия неустойчивых гидропроводящих песков и изоляции ствола скважины от моря; первая техническая колонна для предотвращения грифонообразований при возможных водо-и нефтепроявлениях, а также решения проблемы желобообразования на участке набора зенитного угла; вторая техническая колонна, которая перекрывает нефтеносные и водоносные пласты, а также способствует снижению сил трения при последующем спуске эксплуатационной колонны (хвостовика), что позво-

ляет спускать хвостовик с вращением для улучшения его проходимости по скважине.

Технология бурения под кондуктор и первую техническую колонну достаточно полно отработаны, поэтому в диссертационной работе основное внимание уделено задачам бурения под вторую техническую и эксплуатационную колонну (хвостовик).

При решении задачи по уточнению расчета геостатического давления были проанализированы данные, опубликованные А.П. Сельващуком и др., и сделана выборка данных о плотности и пористости пород по изучаемому разрезу, выполнен соответствующий анализ и получены расчетные формулы. В пределах толщины верхненутовского подгоризонта глубина к изменяется от 0 до кровли нижненутовского подгоризонта С учетом вышеизложенного относительное геостатическое давление в пределах первого интервала равно рг = 0,5(1,82 + 1,82 + 0,000216 И) = 1,82 + 0,000108 к. (1)

В пределах толщины нижнего подгоризонта глубина к изменяется от до (до подошвы нижненутовского подгоризонта), а геостатическое давление обусловлено весом горных пород всего верхненутовского подгоризонта и весом горных пород в интервале (А - к\) нижненутовского подгоризонта, т.е

Рг = (1,82 + 0,000108 М)^- +(1,85 + 0,000131(А (2)

Прочностные характеристики горных пород месторождения Одопту-море определены методом статического вдавливания цилиндрического штампа с плоским основанием (методом Л.А. Шрейнера по ГОСТ 12288-66). Испытания проведены на кернах мелкозернистого и среднезернистого песчаников, алевролита и аргиллита, отобранных в нижненутовском горизонте. Для оценки влияния масштабного эффекта использовались штампы диаметром от 1,5 до 10 мм. По результатам испытаний рассчитывались среднее арифметическое значение предела текучести и его среднее квадратическое отклонение

Оценка буримости показала, что твердость горных пород не превышает четвертую категорию, но имеются включения пятой категории.

Поскольку влияние масштабного эффекта было существенным, то предел текучести горных пород был приведен к стандартному для испытаний на одноосное сжатие диаметру 42 мм:

алевролиты р^ = 92 МПа зр = 4,79 МПа

аргиллиты /7042 = 125 МПа ¡р = 9,25 МПа

песчаники мелкозернистые роа- 80 МПа 5Р = 2,31 МПа песчаники среднезернистые />042= 46 МПа зр = 1,57 МПа. Полученные прочностные статистические характеристики горных пород подготовлены к использованию для расчета их паспортов прочности в соответствии с теорией прочности Мора-Кулона.

В третьем разделе диссертации разработано методическое обеспечение прочностных расчетов стенок наклонной скважины и выполнена оценка напряженного состояния слагающих их горных пород с точки зрения прогнозирования и предупреждения осложнений. Напряженное состояние регулируется изменением давления бурового раствора, а поэтому все расчеты выполнены относительно предельных давлений в скважине с заданной вероятностью. В бурении односторонний уровень значимости q принимается равным 0,025. В случае сочетания независимых характеристик горной породы их общий уровень значимости также принимаем равным 0,025. Тогда уровень значимости двух независимых характеристик составит около 0,158, которому соответствует параметр нормального распределения

При бурении вертикальных и наклонных скважин для предупреждения осложнений все шире применяется искусственная кольматация стенок. Вопрос о механизме ее влияния на развитие осложнений изучен недостаточно.

Известно, что в общем виде формула для расчета давления гидроразрыва ргр имеет вид

где ргмрп- геостатическое и пластовое давления соответственно; А и В - параметры уравнения, которые могут быть получены по промысловым данным или аналитически.

Горную породу охарактеризуем коэффициентом полной пористости т, равным сумме коэффициентов открытой и закрытой пористости параметром с, равным доле скелета на ожидаемой поверхности разрушения, _2

с = ехр(-19,1ти),

и компонентами естественных напряжений в скелете:

(4)

(5)

(6)

где - вертикальная и горизонтальная компоненты напряжений в скеле-

те горной породы соответственно; X - коэффициент бокового распора. Кроме того, введем коэффициент открытой пористости

который изменяется от 0 до 1. Если к„ = 0, то все поры закрыты (стенка скважины полностью закольматирована). При к„ = 1 все поры открыты и сообщаются со скважиной. С учетом названных характеристик аналитически получены следующие формулы для расчета параметров уравнения (3): 2 ск

А =

1 + к0(1-с)'

в_ (1-фсМ)+*04-1] 1 + *0(1-с)

(7)

(8)

А.П. Сельващуком и др. опубликованы результаты промысловых измерений давления открытия поглощения (гидроразрыва). Результаты анализа этих данных позволили составить систему уравнений (7) и (8), найти входящие в них расчетные значения и провести оценку величин параметра распреде-

ления и Принимаем, что расчетные значения этих параметров соответствуют уровню значимости цг. Из уравнения

где X и Бх - среднее арифметическое значение и среднее квадратическое отклонение величины X, находим значения параметра Результаты расчетов приведены в табл. 2. Из табл. 2 видно, что расчетная величина параметра / не противоречит допущению и его следует определять по уровню значимости q2. Все расчетные величины к0 принимают значения либо близкие к нулю, либо близкие к единице. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что в песчано-глинистых горных породах только полная кольматация влияет на напряженное состояние горной породы стенки скважины. При частичной кольма-тации гидравлическая связь с порами пород стенки скважины достаточна, чтобы полностью нейтрализовать влияние кольматации. Достаточная непроницаемость стенки достигается только искусственной кольматацией. При этом имеет место значительное гидромеханическое и вибрационное воздействие, поэтому необходимо, чтобы горные породы в стенке имели некоторый запас прочности.

Таблица 2

Результаты расчета величин ¿и к„

Месторождение 1 Исходные данные для расчета к0 ко

А В Ргр Рп ср ь

Шебелинское 0,927 0,403 0,804 - - - 0,41 -0,004

Шебелинское - - - 1,437 0,928 0,492 0,41 1,068

Ефремовское 0,780 0,500 0,678 - - - 0,41 -0,040

Опошнянское 1,179 0,481 0,518 - - - 0,37 1,075

Предел текучести т5 в соответствии с теорией прочности Мора-Кулона по данным стандартных испытаний рассчитывается по известной формуле. Нетрудно показать, что для скелета породы эта формула примет вид

т5с = Тос + Ласр, (10)

где А - угловой коэффициент; Тос= То ¡с - сопротивление сдвигу скелета при

Величины действующих в стенке максимальных касательных х,^ и нормальных Сср напряжений зависят от значительного числа факторов, а поэтому для удобства принятия решения предлагается рассчитывать запас прочности п в рассматриваемой точке стенки скважины по формуле

И = Т5с/ттах- (И)

Упругому состоянию горной породы в стенке скважины с учетом длительной прочности пород (учитывается коэффициентом к^) соответствует условие

кюП>\. (12)

Скважина рассматривается в цилиндрической системе координат, в которой компонента напряжений вдоль оси скважины обозначена в радиальном направлении Оя и в тангенциальном направлении . Поскольку соотношение компонент напряжений до расчета неизвестно, то расчеты выполняются для трех возможных случая напряженного состояния:

1) если 1ог|>|а,|>|ок1, то тшах = (сг- оа)/2; аср = (аг+ац)/2;

2) если |а,|>|а2|>|ац|, то тюах = (ос- ая)/2; аср = (а,+ стй)/2;

3) если |аг|>|ок|>|о,|, то ттах = (а2- а,)/2; стср = (а2+ а,)/2.

Проверка возможности использовать величину запаса прочности в качестве обобщенной характеристики напряженного состояния породы, слагающей стенку скважины, проведена по экспериментальным данным, опубликованным Н.С. Тимофеевым и др. Полые образцы горной породы, моделирующие вертикальную скважину в условиях всестороннего сжатия, нагружались давлением по оси моделирующим геостатическое давление, и фиксировался предел текучести породы стенки скважины. В названной работе для испытываемых горных пород приведены данные об их пористости, пределе текучести по штампу и прочности на одноосное сжатие, что позволило определить зависимости (10) с учетом масштабного эффекта. Поскольку напряжения в горной породе и давления рассчитываются в безразмерном виде, а прочностные характеристики породы размерные, то соответственно была преобразована формула (11):

где - коэффициент длительной прочности (в экспериментах к^ = 1); р„ - давление столба воды на моделируемой глубине.

Расчеты показали, что минимальные значения запаса прочности стенки скважины группируются около единицы: среднее арифметическое значение по всем опытам составило 1,004, а стандартная ошибка - менее 2 %.

Наклонная скважина рассматривается в цилиндрической системе координат и характеризуется дополнительным параметром - углом искривления а. Особенностями расчета Тща* И а^ является то, что эти напряжения в стенке наклонной скважины принимают экстремальные значения на боковой стенке в т. А и на верхней стенке в т. В. Аналитически показано, что в т. А

стг=ст3Со52о +(01+2ц(а3-С1))81п2а; (14)

а, = (Зо3 - 0[) 8т2а+ 2с1Соз2а - Оя, (15)

и в т. 5:

ст2= Оз(СоБ2а - 2ц8тга) + 01(1 + 2ц)Бт2а; (16)

о, = (За, - О}) 8т2а+2ст1Со52а - ок, (17)

где - компоненты естественных напряжений в скелете горной породы.

Радиальные напряжения не зависят от угла а и определяются по формуле

ctr =Рп+ -фс-Рп) с

(18)

в случае непроницаемой стенки скважины, а в случае проницаемой Or =рс.

С использованием программы Microsoft Excel автором совместно с РА Исмаковым и А.Н. Поповым разработан "Стандарт предприятия по методике расчета диапазона давления бурового раствора в скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии", введенный в действие с 01.06.2004 г. в ОАО "НК "Роснефть"-Сахалинморнефтегаз", в который вошли рассмотренные выше методические разработки.

В расчетах в качестве аргумента принято относительное давление бурового раствора в скважине рс. Пересечение зависимости пспр^с ординатой п = 1

соответствует критическому давлению в скважине. На рис. 1 приведен пример результатов расчета. При рг < рсн запасы прочности меньше единицы и стенка вертикальной скважины не может находиться в упругом состоянии. В диапазоне рсн <Рс< Рев все зависимости п от рс расположены выше ординаты п - 1 {рсн и Рев - нижнее и верхнее предельные давления в скважине). Следовательно, этот диапазон давлений в скважине обеспечивает упругое состояние ее стенок.

Расчеты показали, что при бурении в песчаниках с углом искривления более 80° обеспечение упругого состояния стенок скважины маловероятно Песчаники в стенке находятся в напряженном состоянии, близком или превышающем предел текучести, что резко ускоряет усталостные процессы и повышает опасность их разрушения, а также не обеспечивает запас прочности на проведение искусственной кольматации.

Рис. 1. Зависимости и от рс для песчаника:

цифры при п соответствуют случаям напряженного состояния

Расчеты, выполненные для аргиллитов, показали, что их начальная прочность обеспечивает упругое состояние стенок. По мере увеличения глубины бурения и уменьшения коэффициента длительной прочности диапазон допустимого давления в скважине быстро сужается, и на максимальной глубине бурения область допустимого давления в скважине становится незначительной (от 1,33 до 1,40). При снижении кдл до 0,5 только в кров-

ле нижненутовского подгоризонта обеспечивается упругое состояние аргиллитов.

В четвертом разделе диссертации представлены результаты исследований, направленных на повышение механической скорости бурения и снижение радиальных нагрузок на стенку скважины со стороны инструмента.

Бурение скважин на месторождении Одопту-море осуществляется в основном долотами фирмы Security DBS. В частности, бурение под эксплуатационную колонну (хвостовик) осуществлялось шарошечными долотами S8OF (417), S82FL (437) и S83FL (447), предназначенными для мягких абразивных пород. В скобках дан код IADC. Основные сведения о работе этих долот приведены в табл. 3.

Таблица 3

_Режим и показатели работы долот в интервале 4005...5589 м по стволу

Режим работы Показатели работы

Нагруз- Частота Про- Проходка Механиче- Проходка

Долото ка, кН враще- мывка, на доло- ская ско- за 1 оборот,

ния, л/с то, м рость, м/ч мм

об/мин

S80F 50-100 85 30 60 1,02 0,20

S82FL 50-120 11О 20-30 175 3,62 0,55

S83FL 120-140 11О 20 155 3,86 0,58

Из табл. 3 видно, что механические скорости проходки весьма низкие. Эти интервалы в вертикальных скважинах проходятся шарошечными долотами с механической скоростью 20...50 м/ч. Основными причинами таких низких скоростей являются: во-первых, низкие осевые нагрузки на долото; во-вторых, рейкообразование на забое и зависание долот на выступах рейки. Низкие нагрузки на долото применялись из-за высокого сопротивления вращению бурильного инструмента в наклонной скважине, которое обусловлено трением о стенки скважины за счет веса лежащего на стенке инструмента и за счет усилия распора отклоняющей компоновки в скважине. Для управления кривизной используется забойный отклонитель на базе винтового двигателя, постоянно включенный в компоновку, а это значит, что бурильный инструмент и долото нагружены дополнительной радиальной силой, прижимающей их к стенке

скважины (силой распора). Задача по снижению момента сопротивления вращению инструментов должна решаться комплексно: необходимо обеспечить высокие смазывающую способность бурового раствора и эффективность работы периферийного вооружения долот.

Низкая интенсивность разрушения горной породы создает благоприятные условия для рейкообразования на забое. Такие режимы разрушения требуют уменьшенного шага поражения забоя, что достигается групповым координированным размещением зубков в венцах. Для уменьшения требуемой радиальной силы, создаваемой отклонителем, необходимо повысить эффективность работы периферийного вооружения шарошек как при разрушении забоя, так и при фрезеровании стенки скважины. При проверке гипотезы о рейкообразовании на забое была проанализирована работа вооружения серийных долот МЗ-ГВ, МЗ-ГВ-2 и М3-Я-04 с использованием программы, разработанной в УГНТУ, которая позволяет имитировать бурение и воспроизвести на экране дисплея движение венцов шарошек с заданными геометрическими и кинематическими параметрами и формирование ими профиля забоя. Проверка показала, что периферийные и предпериферийные венцы шарошек формируют устойчивые рейки, вершины выступов которых разрушаются раздавливанием телом шарошки. Это приводит как к зависанию долота, так и к значительному износу тела шарошек.

Для предупреждения рейкообразования на забое предложено на одной шарошке часть зубков внутреннего ряда двухрядного венца разместить попарно в свету зубков внешнего ряда, а на другой шарошке часть зубков внешнего ряда разместить попарно в свету зубков внутреннего ряда. Для улучшения калибрующей способности долота и разрушения рейки непосредственно у стенки скважины и спиральных выступов на стенке на периферии этих шарошек установлены подрезные зубки. На первой шарошке такие зубки установлены слева от зубков внешнего ряда в свету зубков внешнего и внутреннего рядов и в свету парных зубков внутреннего ряда, а на второй шарошке - в свету зубков внутреннего и внешнего рядов то справа, то слева от зубков внешнего ряда. Однорядный периферийный венец третьей шарошки оставлен без изменений.

Описанное техническое решение получено и запатентовано в соавторстве с РА Исмаковым, Ю.Г. Матвеевым, А.Н. Поповым и А.В. Торгашовым. Предлагаемое выполнение вооружения трехшарошечных долот позволит решить задачу как предупреждения рейкообразования на забое периферийным вооружением шарошек и повышения эффективности разрушения горных пород, так и улучшения калибрующей способности долота.

В пятом разделе обоснованы свойства инвертно-эмульсионного раствора (ИЭР) для бурения скважин со сверхдальними отходами и способы их реализации, разработана конкретная рецептура раствора, отвечающая условиям бурения скважин на шельфе Северного Сахалина, и приведены результаты его опытно-промышленной апробации.

При бурении буровой раствор находится в двух состояниях: одно - нормальное в объеме скважины и второе - измененное в составе фильтрационной корки на стенке скважины, в которой существенно уменьшается доля дисперсионной среды и увеличивается доля дисперсной фазы (водосодержание). Изменение свойств ИЭР при переходе его из объема в корку до сих пор не рассматривалось. Это обусловлено изначально низкой фильтруемостью и высокой естественной смазочной способностью традиционных составов ИЭР. Однако при высоком водосодержании эмульсии в корке по указанным показателям она может уступать современным буровым растворам на водной основе. Применительно к бурению скважин со сверхдальними отходами высокое качество ИЭР может быть обеспечено при:

1) максимальном предельном водосодержании Впред, соответствующем такой концентрации дисперсной фазы ИЭР, при которой его термостойкость Тпред равна максимальной температуре в скважине;

2) минимальном предельном напряжении сдвига (ПНС) в области высоких водосодержании ИЭР для обеспечения низкого коэффициента трения между колонной и коркой;

3) максимальных эффективной вязкости гц, показателе несущей способ-

ности п = — и коэффициенте температурного разжижения кр для обеспечения

выноса шлама, предотвращения образование сальников и наработки в раствор коллоидной твердой фазой.

В соответствии с этими требованиями нами разработан эмульгатор-стабилизатор ИЭР РЭС-Т, действие которого основано на реализации в ИЭР управляемого процесса гидролитической поликонденсации, в котором участвуют алкоксипроизводные глицерина и дисперсная фаза эмульсии (вода). Протекание конечной стадии данного процесса корке обеспечивает последней низкое сопротивление сдвига. В то же время, поликонденсация продуктов гидролиза алкоксипроизводных глицерина в объеме ИЭР нежелательна, так как в результате снижается несущая способность раствора. Поэтому для управления поликонденсационной стадией процесса используется неионогенный эмульгатор, формирующий на межфазной поверхности эмульсии защитную оболочку, препятствующую поликонденсации продуктов гидролиза. Защитный слой эмульгатора разрушается только при повышении водосодержания и температуры ИЭР в корке, инициируя процесс поликонденсации, что обеспечивает необходимое изменение свойств раствора при переходе из объема в корку.

Свойства ИЭР на основе разработанного реагента РЭС-Т в сравнении с ИЭР на основе базовых реагентов эмульгатора-стабилизатора С-1 и эмульгатора Нефтенол-НЗ приведены в табл.4.

Таблица 4

Показатели свойств ИЭР при разных температурах

Реагент Т, °С Лэф(З), мПа-с кр П- с'1 ПФ, см3/30 мин (АНИ) ^приду

РЭС-Т 30 938 1,37 1279 3,5 175

90 1288 2674

С-1 30 386 0,57 557 13,0 160

90 221 863

Нефтенол-НЗ 30 70 0,50 131 12 70

90 35 150

Из табл.4 следует, что разработанный реагент в сравнении с С-1 и Нефте-нолом-НЗ позволяет повысить термостойкость, несущую способность, коэффициент температурного разжижения ИЭР, а также уменьшить его показатель фильтрации ПФ. Ввиду явно недостаточных стабилизирующих свойств Нефте-нола-НЗ в последующих опытах использовалась композиция Нефтенола-НЗ с реагентом комплексного действия СМДД-1М (ТУ245 8-001-5 0780546-01) в соотношении соответственно 1:3, которая обладает более высокими технологическими свойствами.

Влияние РЭС-Т и базовых реагентов на свойства корки ИЭР показано на

рис.2.

Из рис.2 видно, что применение реагентов РЭС-Т и композиции Нефтенола-НЗ и СМДД-1М (на рис. 2 обозначен "Смад") позволяет кратно снизить ПНС корки ЮР в сравнении с применением Эмуль-тала. Низкое предельное напряжение сдвига корки ИЭР обеспечивается при сохранении ее агрегатив-ной устойчивости.

Таким образом, разработанный реагент соответствует требованиям как к объемным свойствам ИЭР, так и к свойствам его корки, что позволило рекомендовать РЭС-Т для получения ИЭР, применяемого при бурении скважин со сверхдальними отходами. На состав и способ получения РЭС-Т нами в соавторстве с А.Я. Соловьевым, ВА Благовещенским, ВА Докичевым и др. получен патент на изобретение. Для опытно-промышленных испытаний нами предложена рецептура ИЭР на основе дизельного топлива и водного раствора хлористого кальция в объемном соотношении 1:1, концентрация РЭС-Т в котором, согласно рис.2, была выбра-

на равной 2,25 %. После эмульгирования воды ИЭР был утяжелен баритом до плотности 1,17 г/см3. Результаты исследований несущей способности и липкости фильтрационной корки этого ИЭР и базового раствора БИЭР даны на рис.3. Рецептура БИЭР: нефть охинская - 14,9%, дизельное топливо 24,3%, водный раствор хлористого кальция (р=1,2г/см3) - 36,7%, СМДД-1М - 3%, Эмультал -1,9%, известь - 0,9%, органоглина УО-Илз - 0,9%, барит - 17,4%. Из рис.3 следует, что предложенный раствор имеет существенные преимущества перед базовым. Применение разработанного ИЭР на скважинах месторождения Одоп-ту-море сахалинского шельфа позволило уменьшить крутящий момент на бурильной колонне в сравнении с БИЭР в среднем на 8%, а также обеспечить спуск в скважину второй технической колонны без вращения.

Рис. 3. Зависимости несущей способности п от температуры ИЭР (а) и липкости его корки от времени (б)

В результате применения разработанного ИЭР стоимость метра проходки снизилась на 11,3%. В целом, при бурении семи скважин со сверхдальними отходами от вертикали с промывкой разработанным ИЭР получен экономический эффект более 222 млн рублей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разрез месторождения Одопту-море сложен песчано-глинистыми породами второй и третьей категорий твердости. Песчаные породы имеют значительные проницаемость и глинистость, которые при взаимодействии с буровыми растворами обусловливают быстрое снижение прочности пород во времени. С увеличением глубины залегания имеет место уплотнение не только глинистых, но и песчаных пород. С учетом соответствующего изменения плотности пород предложены формулы для уточненного расчета геостатического давления.

2. С учетом масштабного эффекта определены прочностные характеристики горных пород. С использованием опубликованных данных проверено влияние степени кольматации на сопротивление стенок скважины гидроразрыву и установлено, что только полная кольматация стенок оказывает существенное влияние на сопротивление разрушению.

3. Разработана методика прочностного расчета стенок наклонной скважины, утвержденная как стандарт предприятия, и выполнены расчеты, которые показали, что горные породы разреза, вскрытые скважиной с углом искривления более 50°, находятся в напряженном состоянии, близком к пределу текучести или превышающем его. Отсутствие необходимого запаса прочности не гарантирует успех искусственной кольматации стенок скважины.

4. При разбуривании мягких пластичных и пластично-хрупких горных пород шарошечными долотами имеют место благоприятные условия для образования забойной рейки и зависания на ней долота, а также образование спиральных выступов на стенках, затрудняющих управление кривизной скважины. Обосновано и разработано на уровне изобретения шарошечное долото с групповым координированным размещением элементов вооружения в венцах и с новым принципом размещения дополнительных калибрующих стенку скважины зубков, обеспечивающее не только повышение эффективности разрушения забоя, но и эффективности фрезерования стенок скважины при управлении кривизной.

5. Предложен принцип адаптации свойств инвертно-эмульсионного раствора (ИЭР) при переходе его из объемного состояния в фильтрационную корку за счет реализации процесса гидролитической поликонденсации алкоксипроиз-водных глицерина, инициируемого температурой и концентрацией дисперсной фазы раствора.

6. Получен на уровне изобретения и испытан эмульгатор-стабилизатор ИЭР (реагент РЭС-Т), обеспечивающий высокие агрегативную устойчивость раствора и фильтрационной корки и ее антифрикционные свойства, а также химически связывающий свободную воду в корке.

7. Разработана рецептура ИЭР на основе дизельного топлива и водного раствора хлористого кальция, стабилизированного 2,25 % РЭС-Т и утяжеленного баритом. Опытно-промышленные испытания предложенного ИЭР при бурении девяти скважин со сверхдальними отходами показали, что предложенный раствор обеспечивает качественную очистку ствола скважины от шлама, долговременную устойчивость ее стенок и снижает сопротивление движению колонн в скважине.

8. При бурении семи скважин на месторождении Одопту-море получен экономический эффект свыше 222 млн руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Валитов Р.А., Исмаков Р.А. Безопасность бурения горизонтальных скважин при разработке шельфовых месторождений углеводородов // Геология и проблемы разработки месторождений углеводородов. - Уфа: УГНТУ,

2001.-С. 42-43.

2. Исмаков Р.А., Валитов Р.А., Хрусталев Д.Н. Аварийность при разработке месторождений углеводородов и пути ее снижения // Техносферная безопасность: Материалы 7-й Всерос. науч.-практ. конф.. - Ростов-на Дону,

2002.

3. Исмаков Р.А., Попов А.Н.,.Валитов Р.А. Обоснование прочностных расчетов стенок наклонной скважины //Нефтегазовое дело.- Уфа: УГНТУ, 2003.-№1. - С. 105-109.

4. Исмаков Р.А., Валитов Р.А. Вторичное применение смазочных материалов в бурении скважин // Новые технологии в переработке и утилизации отработанных масел и смазочных материалов: Сб. тез. докл. - М:. - 2003,- №11.-С. 121.

№2105 2

5. Разработка термоустойчивых стабилизаторов инвертных эмульсий для бурения и капитального ремонта скважин /Ф.А. Янгиров, Г.В. Конесев,

А.Я. Соловьев, Р.А. Валитов и др.// Нефтепереработка и нефтехимия-2003: Материалы науч.-практ. конф.- Уфа, 2003.

6. Разработка реагентов для стабилизации гидрофобных промывочных растворов в буровой технологии /Н.Н. Истомин, Ю.П. Ферлюдин, В.И. Машков, Р.А. Валитов и др.//Нефтепереработка и нефтехимия.- Уфа, 2003.- № 10.

7. Разработка радиального уплотнения опор шарошечных долот для повышенных частот вращения /Р.А. Исмаков, Ю.Г. Матвеев, А.И. Могучее, РА. Валитов// Известия вузов. Нефть и газ.- 2003,- № 5.- С, 108-110..

8. Пат. № 2215111 РФ. Буровое трехшарошечное долото /Р.А.Исмаков, А.Н. Попов, Ю.П Матвеев, РА. Валитов, А.В. Торгашев; Опубл. 27.10.03 //Изобретения. - 2003. - № 30.

9. Valitov R.A. The Development of the Oil and Gas Production Complex in the Far East of Russia Potentiality / 7th Annual Event "Sakhalin Oil and Gas". -London, 2003.

10. Пат. № 2236286 РФ. Эмульгатор-стабилизатор инвертных эмульсий и способ его получения / А.Я. Соловьев, ВА- Благовещенский, В.А. Докичев, РА. Валитов и др.; Опубл. 20.09.2004 //Изобретения. - 2004. - № 26.

Подписано в печать 02 11.2004 Бумага писчая Формат 60x84 1/16 Печать трафаретная Усл-леч л 1,00 Уч-изд л 0,98 Тираж 90 эю Заказ №06 Полиграфия Р^ЕТАИ, г Уфа, пр Октября, 133

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Валитов, Рамиль Амирханович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

СО СВЕРХДАЛЬНИМИ ОТХОДАМИ.

1.1. Методы описания напряженного состояния горных пород в условиях залегания и после вскрытия скважиной.

1.2. Методы прочностных расчетов стенок скважины.

1.3. Методы расчета давления открытия поглощения раствора в результате гидроразрыва.

1.4. Особенности требований к буровым растворам для бурения скважин со сверхдальними отходами.

1.5. Выводы. Задачи исследований.

2. КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИН И УСЛОВИЯ ИХ БУРЕНИЯ

НА МЕСТОРОЖДЕНИИ ОДОПТУ-МОРЕ.

2.1. Геологические условия и конструкция скважин.

2.2. Пористость и плотность горных пород. Расчет геостатического давления.

2.3. Прочностные характеристики горных пород.

2.4. Выводы.

3. ОБОСНОВАНИЕ УСЛОВИЙ УСТОЙЧИВОГО СОСТОЯНИЯ СТЕНОК СКВАЖИНЫ ПРИ БОЛЬШИХ ЗЕНИТНЫХ

УГЛАХ ОТКЛОНЕНИЯ

3.1. Выбор параметра распределения Стьюдента применительно к прочностным расчетам стенок скважины.

3.2. Изучение влияния кольматации стенок скважины на напряженное состояние скелета слагающих их пористых горных пород.

3.3. Обоснование обобщенной характеристики напряженного состояния стенки наклонной скважины

3.4. Определение предельных зависимостей для горных пород месторождения Одопту-море

3.5. Обоснование аналитического описания напряженного состояния горных пород стенок наклонной скважины и результаты его расчета .68 3.5. Выводы

4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВООРУЖЕНИЯ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ БУРЕНИЯ НАКЛОННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

4.1. Постановка задачи

4.2. Изучение взаимодействия периферийного вооружения шарошечных долот с забоем скважины.

4.3. Обоснование технического решения по совершенствованию периферийного вооружения шарошек

4.4. Выводы

5. РАЗРАБОТКА ИНВЕРТНО-ЭМУЛЬСИОННЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН СО СВЕРХДАЛЬНИМИ ОТХОДАМИ

5.1. Обоснование методов контроля качества инвертно-эмульсионных растворов.

5.2. Теоретические предпосылки разработки рецептуры ИЭР для бурения скважин в условиях месторождения Одопту-море

5.3. Подбор составов и изучение свойств инвертно-эмульсионных растворов.

5.3.1.Подбор состава и определение показателей свойств инвертных эмульсий

5.3.2. Изучение влияния водосодержания и концентраций реагентов на термостойкость инвертных эмульсий

5.3.3. Изучение влияния концентрации реагентов, температуры и водосодержания на предельное напряжение сдвига модели фильтрационной корки инвертных эмульсий

5.3.4. Изучение влияния концентрации реагентов и водосодержания на показатель фильтрации инвертных эмульсий

5.4. Результаты промысловых испытаний и внедрения ИЭР при бурении скважин со сверхдальними отходами

5.5. Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка технологического обеспечения бурения горизонтальных скважин со сверхдальними отходами"

Важнейшей задачей нефтегазодобывающей промышленности страны на современном этапе является увеличение разведанных запасов углеводородов и ускорение разработки открытых месторождений. При этом все большее значение приобретают разведка и освоение месторождений нефти и газа на морских и океанских шельфах.

Эффективное решение этих важнейших для народного хозяйства России проблем определяется, прежде всего, качественными и экономическими показателями строительства нефтяных и газовых скважин в различных геологических, климатических и термодинамических условиях разведки и разработки месторождений. Успешность строительства скважин при этом обеспечивается высокими скоростями бурения, разработкой и реализацией соответствующих мероприятий по прогнозированию и предупреждению осложнений.

Несмотря на общность основных проблем бурения на шельфе и водных акваториях в каждом регионе встречаются и специфические особенности. При освоении месторождений шельфа острова Сахалин применен оригинальный метод разработки пробуренными с суши наклонными скважинами с горизонтальным окончанием, что обеспечивает высокую продуктивность скважин и существенно упрощает и удешевляет их последующую эксплуатацию. Но скважины отличаются сверхдальними отходами (более 4500 м) забоев от вертикали и большими зенитными углами, что обусловливает сложную конструкцию скважин, низкую механическую скорость бурения, трудность обеспечения устойчивости ствола скважины, очистки ее от шлама и спуска технической и эксплуатационной колонн обсадных труб. Эти задачи могут быть решены только комплексом современных методов профилактики осложнений: кольматацией стенок скважины, ускорением проводки наклонного и горизонтального участков ствола, в т.ч. совершенствованием шарошечных долот, снижением негативного воздействия инструмента и бурового раствора на горные породы стенок скважины. Поэтому первоочередными актуальными задачами исследований являются уточнение прочностных расчетов стенок скважины на стадии проектирования, совершенствование шарошечных долот с учетом работы с компоновкой инструмента, в состав которой постоянно включен забойный отклони-тель, и рецептуры бурового раствора с оптимальными реологическими и трибо-техническими характеристиками и обеспечивающего минимальное изменение прочностных свойств горных пород, слагающих стенки скважины.

Целью диссертационной работы является улучшение технико-экономических показателей бурения наклонных скважин со сверхдальним отклонением забоев путем совершенствования шарошечных долот и рецептур буровых растворов на базе изучения условий работы инструментов, очистки скважин от шлама, прочностных свойств горных пород и их напряженного состояния.

Основные задачи исследований:

1) изучение прочностных свойств и естественного напряженного состояния горных пород разреза месторождения с учетом изменения и плотности и пористости с глубиной;

2) оценка влияния на напряженное состояние проницаемых горных пород стенок скважины степени их кольматации, обоснование обобщенной характеристики напряженного состояния породы в стенке наклонной скважины и ее прочностной расчет с учетом длительной прочности породы;

4) обоснование состава и свойств инвертно-эмульсионного бурового раствора (ИЭР) для бурения наклонного и горизонтального участков ствола скважины.

Решение поставленных задач выполнено следующими методами:

1) аналитические исследования с применением методов математического моделирования, математической статистики и теоретической механики;

2) специальные эксперименты с привлечением опубликованных в печати результатов испытаний горных пород в условиях всестороннего сжатия, а также результатов промысловых испытаний скважин на гидроразрыв;

3) лабораторные исследования с применением современных методов планирования экспериментов, с оценкой ошибки измерений и достоверности конечных результатов;

4) поиск новых технических решений, их конструкторская проработка;

5) промысловые испытания новых технических и технологических решений и их анализ.

Научная новизна.

1. Обоснована и предложена уточненная методика расчета напряженного состояния скелета горной породы в характерных точках стенки наклонной скважины: уточнен расчет геостатического давления; введены и апробированы по экспериментальным данным обобщенные показатели напряженного состояния скелета горной породы, представляющие собой отношение действующих максимальных касательных напряжений к предельным. Установлено, что горные породы нижненутовского подгоризонта, слагающие стенки наклонного и горизонтального участков ствола скважины, находятся в напряженном состоянии близком и превышающем предел текучести пород.

Защищаемые положения:

3. Техническое решение по размещению элементов вооружения в венцах шарошек, обеспечивающее как предупреждение рейкообразования на забое, так и улучшение калибрующей способности долота.

Практическая ценность работы.

1. Методические и аналитические разработки диссертационной работы вошли в "Стандарт предприятия по методике расчета диапазона давления бурового раствора в скважине из условия сохранения стенок в упругом состоянии", который введен в действие и используется с 01.06.2004 г. в ОАО "НК "Рос-нефть"-Сахалинморнефтегаз".

2. Реагент РЭС-Т в составе разработанного на его основе инвертно-эмульсионнго раствора используется при бурении скважин с большими зенитными углами в ОАО "НК "Роснефть-Сахалинморнефтегаз». Применение этого ИЭР обеспечило сокращение времени на вспомогательные операции по промывке, проработке и шаблонированию скважин на 15%. Экономический эффект по семи скважинам составил более 222 млн. рублей.

Апробация работы.

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Валитов, Рамиль Амирханович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

3. Разработана методика прочностного расчета стенок наклонной скважины, утвержденная как стандарт предприятия, и выполнены расчеты, которые показали, что горные породы разреза, вскрытые скважиной с углом искривления более 50° находятся в напряженном состоянии, близком к пределу их текучести или превышающем его. Отсутствие необходимого запаса прочности не гарантирует успех искусственной кольматации стенок скважины.

8. При бурении семи скважин на месторождении Одопту-море получен экономический эффект свыше 222 млн. руб.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Валитов, Рамиль Амирханович, Уфа; Южно-Сахалинск

1. Абрамзон М.Г., Байдюк Б.В. и др. Справочник по механическим и абразивным свойствам горных пород нефтяных и газовых месторождений. -М.: Недра, 1984.-207 с.

2. Авт. свид. № 1627643 СССР, МКИ Е 21 В 10/16. Буровое трехшарошечное долото /А.Н. Попов, Б.Н. Трушкин, А.В. Торгашов и др. //Изобретения. -1991. -Бюл. №6.

3. Александров А.А. Силы сопротивления при движении труб в скважине.- М.: Недра, 1978.-208 с.

4. Алексеев Ю.Ф. Повышение эффективности работы шарошечных долот на основе изучения механических и абразивных свойств горных пород в свете решения задач АСУТП бурения: Дисс.докт. техн. наук. Уфа, 1985. 409 с.

5. Алимжанов М.Т. Устойчивость равновесия тел и задачи механики горных пород. Алма - Ата, 1982. - 272 с.

6. Андресон Б.А., Кондрашев О.Ф., Четвертнева И.А., Дальмиев М.Р. Исследование изолирующих свойств полисахаридных буровых растворов при взаимодействии с пористой средой// Сб. научн. тр. БашНИПИнефть, Уфа, вып. 114, 2003. с.97-104.

7. Байдюк Б.В., Переяслов А.Н. О влиянии фактора времени на деформацию стенок нефтяных скважин // Нефтяное хозяйство. 1971, №10.- С. 9 - 12.

8. Байдюк Б.В. Механические свойства горных пород при высоких давлениях и температурах. М.: ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1963.- 102 с.

9. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород.- М.: Недра, 1975 -271с.

10. Басарыгин Ю.М., Матвеев Д.Ф. Новые жидкости для заканчивания скважин.//Стр-во газ. и газоконденсат, скважин. ВНИИ природ, газов и газ. технол. (ВНИИГАЗ), 1993, С. 130-134.

11. П.Беликов В.Г., Посташ С.А. Рациональная отработка и износостойкость шарошечных долот . М.: Недра, 1972. - 161 с.

12. Богер Д. Измерение напряжения сдвига концентрированных суспензий. J. of Rheology, 1983. v.27, №4.

13. Большее JI.H., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1965.-464 с.

14. Борисенко JI.B. Промывочные жидкости для бурения горизонтальных нефтяных и газовых скважин. Зарубежный опыт. Доклад. Семинар «Горизонтальные скважины».- Москва, ГАНГ Им. И. М. Губкина, 1998.

15. Буслаев В.Ф. Технико-технологические решения по строительству горизонтальных и разветвленных скважин // Нефтяное хозяйство. 1992, №10. - С. 9. .10

16. Васильченко С. В., Потапов А. Г. Условия образования шламовых дюн в наклонных участках скважины. Доклад / II Международный семинар «Горизонтальные скважины».- Москва, 27-28 декабря 1997г.

17. Виттке В. Механика скальных пород. М.: Недра, 1990. - 439 с.

18. Войтенко B.C. Прикладная геомеханика в бурении. М.: Недра, 1990. -252 с.

19. Войтенко B.C., Леонов Е.Г., Филатов Б.С. Прогнозирование скорости сужения ствола и расчет важнейших технологических параметров при пластических деформациях пород, слагающих стенки скважин // Нефтяное хозяйство. 1974, №8. - С. 21- 24.

20. Высобицкий П.А., Шемеляк В.Г. Течение горных пород в скважине // Бурение скважин на нефть и газ. Киев, 1983. - С. 69-75.

21. Галимов М.А. Исследование процессов при прихвате и освобождении колонны труб в скважине. Дисс. на соиск. уч. степ, канд.тех.наук.- Уфа, 1978.

22. Ганджумян Р.А. Математическая статистика в разведочном бурении: Справочное пособие. М.: Недра, 1990. - 218 с.

23. Гилязов P.M. Совершенствование техники и технологии бурения боковых стволов: Дис. .канд. техн. наук. Уфа, 1999. - 140 с.

24. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного пласта. М.: Недра, 1982.-311 с.

25. Глушко В.Т., Чередниченко В.П., Усатенко Б.С. Реология горного массива. Киев: Наукова думка, 1981.-171 с.

26. Головкина Н.Н. Методическое и экспериментальное обеспечение прочностных расчетов стенок скважины в пористых горных породах: Дис.канд. техн. наук. Уфа, 2001. - 160 с.

27. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М.: Изд-во литературы по строительству, 1971 - 367 с.

28. Даныш Д.В., Леонов Е.Г., Филатов Б.С. О методике экспериментального исследования устойчивости стенок буровых скважин //Изв. ВУЗов Геология и разведка. 1973, №2. - С. 14-18.

29. Динник А.И. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок //Труды совещания по управлению горным давлением. М.: Изд-во АН СССР, 1938. - С. 7-35.

30. Желтов Ю.П. Деформации горных пород. М.: Недра, 1966. - 198 с.

31. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И. и др. Свойства горных пород и методы их определения. М.: Недра, 1969. - 392 с.

32. Исмаков Р.А., Попов А.Н.Б Валитов Р.А. Обоснование прочностных расчетов стенок наклонной скважины.

33. Карташов Ю. М. Прочность и деформируемость горных порд. М.: Недра, 1979.-269 с.

34. Крысин Н.И., Салихов Р.Г., Пермяков А.П. Вскрытие продуктивных пластов при отрицательном дифференциальном давлении в системе "скважина-пласт". Пермь: Печатный салон "Меркурий", 2003. - 62 с.

35. Кулиев Рамиз Беюк-Ага оглы. Развитие прихватов колонны труб при бурении скважин в осложненных условиях и разработка мероприятий по повышению эффективности их ликвидации.: Дисс. на соиск. уч. степ. канд. тех. наук. Баку, 1987.

36. Курицын B.C., Быстрое М.М., Рябская М.А. и др. Методика контроля липкости буровых растворов Саратов, 1980. - 12с.

37. Леонов Е.Г., Триадский В.М. Деформация стенок скважин в глинистых породах и солях //Тр. Московского института нефтехимии и газовой промышленности. М.: МИНХ им. И.М. Губкина, 1980, №32. - С. 62-70.

38. Леонов Е.Г., Войтенко B.C. О физико-химическом воздействии бурового раствора на напряженно-деформированное состояние горных пород в стенках скважин // Изв. ВУЗов Геология и разведка. 1977, №3. - С. 34 - 39.

39. Лехницкий С.Г. Определение напряжений в упругом изотропном массиве вблизи вертикальной цилиндрической выработки круглого сечения // Изв. АН СССР, ОТН 1938. - Вып.7.

40. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л.: Недра, 1970.-528 с

41. Лукманов P.P. Технологические основы и разработки по качественному заканчиванию скважин в сложных и изменяющихся геолого-технологических условиях: Дисс. . доктора технических наук. Уфа, 1997. -409 с.

42. Мавлютов М.Р., Акчурин Х.И., Соломенников С.В. и др. Воздействие на твердые частицы бурового раствора при кольматации стенок скважины. -М.: Недра, 1997. 123 с.

43. Майоров И.К. и др. Сужение незакрепленного ствола скважины в солях //Тр. Волгоградского НИПИнефти, вып. 20. Волгоград, 1973.

44. Методы элементоорганической химии кремния.- М.: Наука, 1968. -569 с.

45. Мирзаджанзаде А.Х., Караев А.К., Мовсумов А.А. Гидравлические особенности проводки скважин в сложных условиях //Сер. Бурение. М.: ВНИИОЭНГ, 1971.- 136 с.

46. Мнацаканов А.В. Разработка термостойкого-гидрофобно-эмульсионного раствора, стабилизированного высокомолекулярным ПАВ и органокремнеземом для бурения неустойчивых отложений и вскрытия продуктивных пластов. Дис.к.т.н.: 05.15.10 -Киев, 1985. -179 с.

47. Павлова Н.Н. Деформационные и коллекторские свойства горных пород. -М.: Недра, 1975. 240 с.

48. Патент РФ № 2184232. Способ определения статистических характеристик коэффициента бокового распора пласта пористой горной породы /А.Н. Попов, Н.Н. Головкина, Р.А. Исмаков, М.А. Попов. Открытия, изобретения. - Бюл. - 2002. - № 18.

49. Патент РФ 2215111, МКИ Е 21 В 10/16. Буровое трехшарошечное долото / Р.А. Исмаков, А.Н. Попов, Ю.Г. Матвеев, Р.А. Валитов, А.В. Торгашов. //Изобретения. 2003. - Бюл. № 30.

50. Пилкингтон П.И. Оценки градиента разрыва пластов для бассейнов третичного периода. //Инженер нефтяник / Переводное издание американских журналов «Petroleum Engineer»/. - №5, 1978. - С. 25 - 27.

51. Попов А.Н., Спивак А.И., Попов М.А., Головкина Н.Н. Определение прочностных характеристик горных пород с учетом масштабного эффекта //Сб. науч. тр. "Научно-технические достижения и передовой опыт в нефтегазовой промышленности". Уфа, 1999. - С.95 - 101.

52. Попов А.Н., Головкина Н.Н. Модель пористой горной породы для расчета компонент напряжений на стенках скважины и давления их самопроизвольного гидроразрыва в процессе бурения //Известия вузов. Нефть и газ. 1999, № 5. - С. 29-34.

53. Попов А.Н., Головкина Н.Н. Прочностные расчеты стенок скважины в пористых горных породах: Учебное пособие.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. -70 с.

54. Попов А.Н., Исмаков Р.А. Расчет ожидаемых передаточных отношений шарошечного долота //Горный вестник. 1999. - № 2-3.

55. Поражение забоя след в след одна из причин разрушения твердосплавного вооружения шарошек /А.Н. Попов, С.А. Головкин, Б.Н. Трушкин и др. //Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Межвуз. темат. сб. науч. тр. - Уфа: изд-во УНИ, 1990.

56. Рабиа X. Технология бурения нефтяных скважин: Пер. с англ. / Пер. В.Г. Григулецкого, Ю.М.Кисельмана/ Под ред. В.Г.Григулецкого. М.: Недра, 1989.-413 с.

57. Рабинович Н.Р. Критерии устойчивости стенки скважины // Нефтяное хозяйство. 1988. №7 - С. 13-15.

58. РД-05751745-01-96. Гидрофобно-эмульсионные растворы для глушения скважин и проведения капитального ремонта на Уренгойском месторождении. Новый Уренгой, 1996.

59. Самигуллин В. X. Предупреждение и ликвидация осложнений при бурении горизонтальных скважин: Дис. .канд. техн. наук. Уфа, 1999. - 130 с.

60. Самотой А.К. Прихваты колонн при бурении скважин. М.: Недра. 1984.205 с.

61. Сеид-Рза М.К., Фараджев Т.Г., Гасанов Р.А. Предупреждение осложнений в кинетике буровых процессов. М.: Недра, 1991. - 272 с.

62. Сеид-Рза М.К., Фаталиев М.Д., Фараджев Т.Г. и др. Устойчивость горных пород при бурении скважин на большие глубины. М.: Недра, 1972. - 270 с.

63. Сеид-Рза М.К., Шерстнев Н.М., БабаевА.О., Григорян А.А., Хачатуров А.А. Причины прихватов бурильного инструмента, способы их предупреждения и ликвидации. //Азербайджанское нефтяное хозяйство. -Баку, 1975.- с. 176 .

64. Сельващук А.П., Бондаренко А.П., Ульянов М.Г. Прогнозирование градиента открытия поглощения при бурении скважин на месторождениях Восточной Украины.- М.: ВНИИЭгазпром. 1981, № 5. - 33 с.

65. Семенычев Г.А. Предупреждение осложнений, связанных с потерей устойчивости стенок глубоких скважин в Прикаспийской впадине. Дис.канд. техн. наук. Уфа, 1992. - 113 с.

66. Серяков А.С., Мухин Л.К., Лубан В.З. Электрическая природа осложнений в скважинах и борьба ними. М.: Недра, 1980. - 176 с.

67. Соловьев А.Я. Совершенствование качества буровых эмульсионных растворов применением реагентов комплексного действия: Авт. дис. к.т.н.: 22.05.2003. -Уфа, 2003. -24 с.

68. Спивак А.И., Попов А.Н. Механика горных пород. М.: Недра, 1975. -200 с.

69. Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. -М.: Недра, 1994.-261с.

70. Спивак А.И., Попов А.Н., Трушкин Б.Н. Резервы оптимизации формы и относительного размещения вооружения шарошек //Тезисы докладов Четвертой Всесоюзной науч. техн. конф. "Разрушение горных пород при бурении скважин". М.: Миннефтепром, 1986. - С. 87-90.

71. Ставрогин А.Н., Протосеня А. Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. М.: Недра, 1985. - 271 с.

72. Стрелец Г.А. и др. Пластическое течение магниевых солей в скважинах // Нефтяное хозяйство. 1968, № 12. - С. 18-22.

73. Тагиев А.А. Определение давления гидроразрыва пласта в процессе спуска бурильных труб // Изв. вузов Нефть и газ. 1991, № 7. - С. 20-22.

74. Технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учебник для вузов /Под общей ред. А.И. Спивака. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003. - 509 с.

75. Тимофеев Н.С., Вугин Р.Б., Яремийчук Р.С. Усталостная прочность стенок скважин. М.: Недра, 1985. - 200 с.

76. Тимофеев Н.С., Симонянц JI.E. О необходимости изучения усталостного разрушения стенок необсаженной скважины от циклических гидродинамических нагрузок //Нефтяное хозяйство. 1968, № 1. - С. 8-10.

77. Тимофеев Н.С., Вугин Р.Б. Экспериментальное исследование усталостного разрушения пород от циклических гидродинамических нагрузок // Нефтяное хозяйство. 1969, № 6. - С. 10 -14.

78. Токунов В.И., Хейфец И.Б., Мнацаканов А.В. и др. Термостабильность гидрофобно-эмульсионных растворов. М.: ВНИИОЭНГ, РНТС Бурение,1978, №2, с.22-25.

79. Торгашов А.В., Барвинок В.А., Бикбулатов И.К. и др. Современные шарошечные долота, проблемы их совершенствования и повышения надежности. Самара: Самарский научный центр РАН, 2000. - 190 с.

80. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. М.: Недра, 1977. - 503 с.

81. Фадеев А.Б. Прочность и деформируемость горных пород. М.: Недра,1979.- 197 с.

82. Фараджев Т.Г., Зейнапов О.С., Тагиев А.А. Определение нестационарных термоупругих напряжений на стенках скважины // Изв. ВУЗов Нефть и газ. 1983, №10.-С. 16-21.

83. Шерстнев Н.М. Расизаде Я.М., Ширинзаде С.А. Предупреждение и ликвидация осложнений в бурении. М.: Недра, 1979. -304 с.

84. Шрейнер Л.А. и др. Механические и абразивные свойства горных пород. -М. Гостопиздат, 1958. 201 с.

85. Шрейнер Л.А., Байдюк Б.В. и др. Деформационные свойства горных пород при высоких давлениях и температурах.- М.: Недра 1968.- 358 с.

86. Хасаев Р.М, Мамедов А.К., Кулиев Р.Б. Экспериментальные исследования прихвата труб в условиях высоких перепадов давления и температур.// Известия вузов. Нефть и газ., Баку. -1977.- № 7. с. 17

87. Эйгелес P.M., Эстрин Ю.Я. Построение поверхности предельных состояний для горных пород по экспериментальным данным. //Тр. ВНИИБТ, вып. 20, 1968.

88. Ясов В.Г., Мыслюк М.А., Назаров В.И. Технология бурения скважин в сложных геологических условиях // Сер. Бурение. М. ВНИИОЭНГ, 1986, №2.-37 с.

89. Alan D. Black, Sidney J. Creen //Petroleum Engineer, 1978, № 3.

90. Baroid Products and Services//NL Baroid/NL Industries Inc., 1978.

91. Becker T. Correlations for Drill-Cuttings Transport in Directional-Well Drilling//.PhD thesis, University of Tulsa, 1987.

92. Becker Т., Azar J. Okrajni S. Correlations of Mud Rheological Properties With Cuttings Transport Performance in Directional Drilling// SPE 19535 SPE. 64th Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Oct 8-11, 1989.

93. Brown. N.P., Bern P.A, Weaver, A. Cleaning Deviated Holes New Experimental and Theoretical Studies// SPE/IADC 18636, SPE/IADC Drilling Conference, New Orleans, Feb 26-Mar 3, 1989.

94. Eaton B.A. Fracture Gradient Preeiction and Its Application in Oil fild Operations // J. Pet. Tech., Oct. 1969.

95. Engerser В., Tran Viet Т., Wohlgemuth L/KTB experiences applicable in conventional deep drilling technology // Oil and Gas J. - 1995, III. - Vol. 21, № 3. - P.12 - 14, 16-18.

96. Hariharan P.R. and Azar "PDC bit hydraulics design, profile are key to reducing balling", Oil&Gas Journal, Dec.9, 1996, pp.58-63.

97. Hempfill Т. Tests Determine Oil-mud Properties to Watch in High-angle Wells// Oil&Gas Journal, November, 1990.

98. Hepper D. Стабилизация коллоидных дисперсий полимерами: Пер. с англ.-М.: Мир, 1986.-487 е., ил.

99. Horizontal drilling and conmletions: a review of available technology / R. Jurgens, R. Bitto, B. Henderson // Petroleum Engineer International. 1991, №2.- P.14.21.

100. HubbertM., Willis D. Mechanics of hydraulic fracturing. 1957.

101. IDF Technical Manual// International Drilling Fluids/ Hillington Press, Uxbidge, 1992.

102. Meehan D. H. Technology vital for horizontal well success // Oil and Gas J. -1995, XII. Vol. 93, № 50. - P. 18 - 22.

103. Murphy В., Rowden M., Berkovsky L. Proactive fluids management makes tough directional well possible. Word oil. October 1999, p. 61-62, 64, 66-68.

104. Phenomenology of the size effect in hardness tests with a blunt pyramidal indenter / Atkinson M. // J. Mater. Sci.- 1998. №11. - P. 37 - 47.

105. Schroeder Т., Mathis D., Horward R., Williams C. Teamwork and geosteering pay off in gorizontal project // Oil and Gas J. 1995, II. - Vol. 93, № 9. - P.33 -39.

106. Tangegial M.J. Horizontal flow drilling requires focus on well control // Oil and Gas J. 1994, VI. - Vol. 92, №24. - P. 119 - 123.

107. Technical services news letter// GEO Drilling Fluids Inc., Vol. Ill, Number 2, March 25, 1999.

108. Tehrani M.A., Sawdon C.A., Levey S.J.M. "Electrically Conductive Oil-Based Mud", Chemistry in the oil industry VII Symposium, Royal Society of Chemistry, Nov. 13-14, 2001.

109. Santos H., Pick A., Roegiers J.C., "Wellbore stability: A new conceptual approach based on energy", Sept.27-30, 1998, SPE 49264.

110. Smith M, "Rate-of-penetration enhancers for water-based drilling fluids", Journal of Petroleum Technology, February 1997.

111. Smith J.R. "Addressing the problem of PDC bit performance in deep shales", Synopsis of SPE 47814, Sept.7, 1998.

112. Young S. The alternative to the oil-based drilling mud. Technical and environmental benefits of psevdo-oil-based drilling mud// 7-th Northen Drilling Conference. Kristiansand, North Norway. - October 1994.

113. Zijsling D.H. and Illerhause Roland "Eggbeater PDC drillbit design eliminates balling in water-based drilling fluids", Paper SPE 21928, SPE/IADC Annual Drilling Conference, Amsterdam, March 1991.

Информация о работе

Валитов, Рамиль Амирханович
кандидата технических наук
Уфа; Южно-Сахалинск, 2004
ВАК 25.00.15

Диссертация

Разработка технологического обеспечения бурения горизонтальных скважин со сверхдальними отходами - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы